高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題攻略 專題四 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第9講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件

《高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題攻略 專題四 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第9講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高三物理二輪復(fù)習(xí) 第一篇 專題攻略 專題四 電場(chǎng)和磁場(chǎng) 第9講 電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)課件（107頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題四電場(chǎng)和磁場(chǎng)第9講電場(chǎng)及帶電粒子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)【主干回顧主干回顧】【核心速填核心速填】(1)(1)電場(chǎng)力的性質(zhì)。電場(chǎng)力的性質(zhì)。電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式電場(chǎng)強(qiáng)度的定義式:_:_。真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式真空中點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式:_:_。勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式勻強(qiáng)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)與電勢(shì)差的關(guān)系式:_:_。FEq2QEkrUEd(2)(2)電場(chǎng)能的性質(zhì)。電場(chǎng)能的性質(zhì)。電勢(shì)的定義式電勢(shì)的定義式:_:_。電勢(shì)差的定義式電勢(shì)差的定義式:U:UABAB= = 。電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系式電勢(shì)差與電勢(shì)的關(guān)系式:_:_。電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系式電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能的關(guān)系式:_:_。pEq ABWqU UABAB= =A A-

2、-B BW WABAB=-=-EEp p熱點(diǎn)考向熱點(diǎn)考向1 1電場(chǎng)性質(zhì)的理解與應(yīng)用電場(chǎng)性質(zhì)的理解與應(yīng)用【典例典例1 1】(2016(2016全國(guó)卷全國(guó)卷)如圖如圖,P,P是固是固定的點(diǎn)電荷定的點(diǎn)電荷, ,虛線是以虛線是以P P為圓心的兩個(gè)圓。為圓心的兩個(gè)圓。帶電粒子帶電粒子Q Q在在P P的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡的電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)軌跡與兩圓在同一平面內(nèi)與兩圓在同一平面內(nèi),a,a、b b、c c為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若為軌跡上的三個(gè)點(diǎn)。若Q Q僅受僅受P P的電場(chǎng)力作用的電場(chǎng)力作用, ,其在其在a a、b b、c c點(diǎn)的加速度大小分別點(diǎn)的加速度大小分別為為a aa a、a ab b、a ac c, ,

3、速度大小分別為速度大小分別為v va a、v vb b、v vc c, ,則則( () )A.aA.aa a a ab b a ac c,v,va a v vc c v vb bB.aB.aa a a ab b a ac c,v,vb b v vc c v va aC.aC.ab baac c a aa a,v,vb b v vc c v va aD.aD.ab baac c a aa a,v,va a v vc c v vb b【思考思考】(1)(1)帶電粒子帶電粒子Q Q在在a a、b b、c c點(diǎn)受到的電場(chǎng)力有什么關(guān)系點(diǎn)受到的電場(chǎng)力有什么關(guān)系? ?提示提示: :Q Q在在a a、b b、

4、c c點(diǎn)時(shí)距點(diǎn)時(shí)距P P的距離的距離r ra a r rc c r rb b, ,由庫(kù)侖定律由庫(kù)侖定律F=k F=k 可知可知F Fb b F Fc c F Fa a。122q qr(2)(2)帶電粒子帶電粒子Q Q在在a a點(diǎn)向點(diǎn)向b b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng), ,或在或在c c點(diǎn)向點(diǎn)向b b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí), ,電場(chǎng)力什么做功電場(chǎng)力什么做功? ?動(dòng)能怎么變化動(dòng)能怎么變化? ?提示提示: :電場(chǎng)力做負(fù)功電場(chǎng)力做負(fù)功, ,動(dòng)能減小。動(dòng)能減小?！窘馕鼋馕觥窟x選D D。由圖可知。由圖可知Q Q在在a a、b b、c c點(diǎn)時(shí)距點(diǎn)時(shí)距P P的距離的距離r ra a r rc c r rb b, ,且且Q Q受受

5、P P排斥力作用排斥力作用, ,由庫(kù)侖定律由庫(kù)侖定律F=k F=k 可知可知F Fb b F Fc c F Fa a, ,所以根據(jù)牛頓第二定律可知所以根據(jù)牛頓第二定律可知a ab baac c a aa a。Q Q在在a a點(diǎn)點(diǎn)向向b b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng), ,或在或在c c點(diǎn)向點(diǎn)向b b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)要克服電場(chǎng)力做功動(dòng)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)要克服電場(chǎng)力做功動(dòng)能減小能減小, ,又由于又由于Q Q在在a a、b b、c c點(diǎn)時(shí)距點(diǎn)時(shí)距P P的距離的距離r ra a r rc c r rb b, ,所所以以v va a v vc c v vb b, ,故選項(xiàng)故選項(xiàng)D D正確。正確。122q qr【遷移訓(xùn)練遷移訓(xùn)練】遷移遷移

6、1:1:運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線相交運(yùn)動(dòng)軌跡與電場(chǎng)線相交( (多選多選) )如圖所示為某一點(diǎn)電荷所形成的一簇電場(chǎng)線如圖所示為某一點(diǎn)電荷所形成的一簇電場(chǎng)線,a,a、b b、c c三條虛線為三個(gè)帶電粒子以相同的速度從三條虛線為三個(gè)帶電粒子以相同的速度從O O點(diǎn)射入點(diǎn)射入電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡電場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)軌跡, ,其中其中b b虛線為圓弧虛線為圓弧,AB,AB的長(zhǎng)度等于的長(zhǎng)度等于BCBC的的長(zhǎng)度長(zhǎng)度, ,且三個(gè)粒子的電荷量大小相等且三個(gè)粒子的電荷量大小相等, ,不計(jì)粒子重力不計(jì)粒子重力, ,則則以下說(shuō)法正確的是以下說(shuō)法正確的是( () )A.aA.a一定是正粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡一定是正粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡,b,b和和c c一定是

7、負(fù)粒子的運(yùn)一定是負(fù)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡動(dòng)軌跡B.B.由于由于ABAB的長(zhǎng)度等于的長(zhǎng)度等于BCBC的長(zhǎng)度的長(zhǎng)度, ,故故U UABAB=U=UBCBCC.aC.a虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越小虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越小,c,c虛線對(duì)應(yīng)的粒虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度越來(lái)越大子的加速度越來(lái)越大,b,b虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度大小虛線對(duì)應(yīng)的粒子的加速度大小不變不變D.bD.b虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)量大于虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)量大于c c虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)虛線對(duì)應(yīng)的粒子的質(zhì)量量【解析解析】選選C C、D D。題圖為某一點(diǎn)電荷所形成的一簇電。題圖為某一點(diǎn)電荷所形成的一簇電場(chǎng)線場(chǎng)線, ,由于沒(méi)有說(shuō)明是正電荷的電場(chǎng)由于沒(méi)有說(shuō)

8、明是正電荷的電場(chǎng), ,還是負(fù)電荷的電還是負(fù)電荷的電場(chǎng)場(chǎng), ,所以無(wú)法判斷出電場(chǎng)線的方向所以無(wú)法判斷出電場(chǎng)線的方向, ,所以不能判斷出所以不能判斷出a a、b b、c c三個(gè)粒子的電性三個(gè)粒子的電性, ,故故A A錯(cuò)誤錯(cuò)誤; ;根據(jù)根據(jù)U=EdU=Ed可以定性判斷可以定性判斷兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小兩點(diǎn)間電勢(shì)差的大小, ,由于由于ABAB間的平均場(chǎng)強(qiáng)小于間的平均場(chǎng)強(qiáng)小于BCBC間的間的平均場(chǎng)強(qiáng)平均場(chǎng)強(qiáng), ,故故U UABABU0)0)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)的粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng),A,A、B B為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn)為其運(yùn)動(dòng)軌跡上的兩點(diǎn), ,已知該粒子在已知該粒子在A A點(diǎn)點(diǎn)的速度大小為的速度大小為v v

9、0 0, ,方向與電場(chǎng)方向的夾角為方向與電場(chǎng)方向的夾角為6060, ,它運(yùn)它運(yùn)動(dòng)到動(dòng)到B B點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為點(diǎn)時(shí)速度方向與電場(chǎng)方向的夾角為3030, ,不計(jì)重不計(jì)重力力, ,求求A A、B B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差。兩點(diǎn)間的電勢(shì)差?！久麕燑c(diǎn)撥名師點(diǎn)撥】(1)(1)受力分析受力分析: :帶電粒子只受電場(chǎng)力作用。帶電粒子只受電場(chǎng)力作用。(2)(2)運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)分析: :帶電粒子做一般的曲線運(yùn)動(dòng)帶電粒子做一般的曲線運(yùn)動(dòng), ,可分解為豎可分解為豎直方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng)直方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)和水平方向的勻加速直線運(yùn)動(dòng), ,則有則有v v0 0sin60sin60=v=vB B

10、sin30sin30。(3)(3)功能關(guān)系分析功能關(guān)系分析: :電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做正功, ,動(dòng)能增加動(dòng)能增加, ,則有則有qUqUABAB= =22B011mvmv22?！窘馕鼋馕觥苛Ｗ釉诹Ｗ釉贏 A點(diǎn)的速度大小為點(diǎn)的速度大小為v v0 0, ,在豎直方向上的在豎直方向上的速度分量為速度分量為v v0 0sin60sin60, ,當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到B B點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,豎直方向上豎直方向上的速度分量為的速度分量為v vB Bsin30sin30, ,粒子在豎直方向上做勻速直粒子在豎直方向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)線運(yùn)動(dòng), ,故故v v0 0sin60sin60=v=vB Bsin3

11、0sin30,v,vB B= v= v0 0, ,由動(dòng)能定理可得由動(dòng)能定理可得: :qUqUABAB= = 答案答案: : 32220B0ABmv11mvmvU22q，。20mvq真題變式真題變式1.1.【典例典例3 3】中中, ,若勻強(qiáng)電場(chǎng)的寬度為若勻強(qiáng)電場(chǎng)的寬度為d,Ad,A點(diǎn)為點(diǎn)為電場(chǎng)邊界上的一點(diǎn)電場(chǎng)邊界上的一點(diǎn), ,最終粒子由電場(chǎng)另一邊界的最終粒子由電場(chǎng)另一邊界的B B點(diǎn)射點(diǎn)射出出, ,如圖所示如圖所示, ,已知已知A A、B B間的距離為間的距離為 d,d,求求: :(1)(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小。勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)大小。(2)A(2)A、B B兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小。兩點(diǎn)間的電勢(shì)差大小。(

12、3)(3)粒子經(jīng)過(guò)粒子經(jīng)過(guò)B B點(diǎn)時(shí)的速度大小。點(diǎn)時(shí)的速度大小。2【解析解析】(1)(1)粒子沿垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子沿垂直電場(chǎng)方向做勻速直線運(yùn)動(dòng), ,沿沿電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng), ,則則: :沿垂直電場(chǎng)方向沿垂直電場(chǎng)方向:d=v:d=v0 0sin60sin60t t粒子沿電場(chǎng)方向的位移粒子沿電場(chǎng)方向的位移:d= :d= d=vd=v0 0cos60cos60t+ t+ 解得解得: : 22( 2d)dd21 qE t2 m20(33)mvE2qd(2)U=Ed= (2)U=Ed= (3)(3)粒子由粒子由A A至至B B的過(guò)程的過(guò)程, ,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能

13、定理得: :qUqU= =解得解得:v= :v= 答案答案: :20(33)mv2q22011mvmv22043v22000(33)mv(33)mv12343v2qd2q（ ） （ ） （ ）真題變式真題變式2.2.在在【典例典例3 3】中中, ,若勻強(qiáng)電場(chǎng)的寬度為若勻強(qiáng)電場(chǎng)的寬度為d,EFd,EF、CDCD為其邊界為其邊界, ,改變場(chǎng)強(qiáng)的大小改變場(chǎng)強(qiáng)的大小, ,使粒子在使粒子在A A點(diǎn)時(shí)的速度方點(diǎn)時(shí)的速度方向與電場(chǎng)邊界向與電場(chǎng)邊界CDCD垂直垂直, ,如圖所示如圖所示,MN,MN為無(wú)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的光為無(wú)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的光屏屏,MN,MN與與AOAO相互垂直相互垂直,MN,MN與與EFEF間距為間距為d d

14、。當(dāng)粒子經(jīng)過(guò)。當(dāng)粒子經(jīng)過(guò)EFEF邊邊界的界的B B點(diǎn)時(shí)點(diǎn)時(shí), ,速度方向與速度方向與EFEF成成3030角角, ,求求: :(1)(1)勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小。勻強(qiáng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)的大小。(2)(2)粒子打在光屏上的位置距離粒子打在光屏上的位置距離O O點(diǎn)的距離。點(diǎn)的距離?！窘馕鼋馕觥?1)(1)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)粒子在電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng), ,則則: :沿初速度方向沿初速度方向:d=v:d=v0 0t t沿電場(chǎng)方向沿電場(chǎng)方向: :v vy y= = 又有又有:tan30:tan30= = 解得解得:E=:E= qEtm0yv v203mvqd(2)(2)粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)位移為粒子在電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)

15、位移為: :y y1 1= = 粒子在無(wú)場(chǎng)區(qū)做勻速直線運(yùn)動(dòng)粒子在無(wú)場(chǎng)區(qū)做勻速直線運(yùn)動(dòng), ,則則:y:y2 2= = 又有又有:y=y:y=y1 1+y+y2 2解得解得:y=:y=答案答案: :21 qEt2 mdtan303 3d2203mv3 312dqd2（ ） （ ）真題變式真題變式3.3.若撤去原有電場(chǎng)若撤去原有電場(chǎng), ,在在CDCD與與EFEF之間加上豎直向之間加上豎直向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E E1 1,EF,EF與與MNMN之間加上水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)之間加上水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E E2 2,CD,CD與與EFEF、EFEF與與MNMN之間的距離都為之間的距離都為d,d,由由A

16、A點(diǎn)靜止釋放點(diǎn)靜止釋放帶電粒子帶電粒子, ,粒子過(guò)粒子過(guò)EFEF時(shí)速度為時(shí)速度為v v0 0, ,如圖所示。粒子打在如圖所示。粒子打在光屏光屏MNMN上的位置與上的位置與O O點(diǎn)的距離為點(diǎn)的距離為d,d,求兩個(gè)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小求兩個(gè)電場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)大小之比。之比?！窘馕鼋馕觥苛Ｗ釉谪Q直向上的電場(chǎng)中加速粒子在豎直向上的電場(chǎng)中加速, ,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得: :qEqE1 1d= m d= m 粒子在水平向右的電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng)粒子在水平向右的電場(chǎng)中做類平拋運(yùn)動(dòng), ,則則: :豎直方向豎直方向:d=v:d=v0 0t t水平方向水平方向:d=:d=解得解得: :答案答案: : 1222qE1t2m12E1

17、E41420v【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本解決帶電粒子在電場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路及注意問(wèn)題思路及注意問(wèn)題(1)(1)基本思路基本思路: :兩分析兩分析: :一是對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析一是對(duì)帶電粒子進(jìn)行受力分析, ,二是分析帶二是分析帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程( (初始狀態(tài)及條件初始狀態(tài)及條件, ,直線直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng)等) )。建模型建模型: :建立正確的物理模型建立正確的物理模型( (加速還是偏轉(zhuǎn)加速還是偏轉(zhuǎn)),),恰當(dāng)恰當(dāng)選用規(guī)律或其他方法選用規(guī)律或其他方法( (如圖象如圖象),),找出已知量和待求量之找出已知量和待

18、求量之間的關(guān)系。間的關(guān)系。(2)(2)注意問(wèn)題注意問(wèn)題: :一是除明顯暗示外一是除明顯暗示外, ,帶電小球、液滴、塵帶電小球、液滴、塵埃等的重力不可忽略埃等的重力不可忽略, ,電子、質(zhì)子、電子、質(zhì)子、粒子等帶電粒子粒子等帶電粒子的重力可以忽略的重力可以忽略; ;二是可根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷二是可根據(jù)帶電粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判斷是否考慮重力。是否考慮重力?！炯庸逃?xùn)練加固訓(xùn)練】1.1.如圖所示如圖所示, ,abcdabcd是一個(gè)正方形盒子。是一個(gè)正方形盒子。cdcd邊的中點(diǎn)有一邊的中點(diǎn)有一個(gè)小孔個(gè)小孔e e。盒子中有沿。盒子中有沿adad方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為方向的勻強(qiáng)電場(chǎng)。一個(gè)質(zhì)量為m m的帶

19、電粒子從的帶電粒子從a a處的小孔沿處的小孔沿abab方向以初速度方向以初速度v v0 0射入盒射入盒內(nèi)內(nèi), ,并恰好從并恰好從e e處的小孔射出。求處的小孔射出。求: :(1)(1)該帶電粒子從該帶電粒子從e e孔射出時(shí)的速度大小?？咨涑鰰r(shí)的速度大小。(2)(2)該過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功。該過(guò)程中電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功?！窘馕鼋馕觥?1)(1)設(shè)粒子從設(shè)粒子從e e孔射出時(shí)豎直方向分速度為孔射出時(shí)豎直方向分速度為v vy y, ,則有則有: :水平方向水平方向: =v: =v0 0t t豎直方向豎直方向:L=:L=解得解得: :v vy y=4v=4v0 0所以帶電粒子從所以帶電粒子從

20、e e孔射出的速度大小孔射出的速度大小: :L2yvt2220y0vvv17v(2)(2)根據(jù)動(dòng)能定理得根據(jù)動(dòng)能定理得, ,電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功電場(chǎng)力對(duì)帶電粒子做的功: :W=W=答案答案: :(1) v(1) v0 0(2)(2)2220011mvmv8mv2217208mv2.2.如圖所示如圖所示, ,兩平行金屬板兩平行金屬板A A、B B長(zhǎng)長(zhǎng)l=8cm,=8cm,兩板間距離兩板間距離d=8cm,Ad=8cm,A板比板比B B板板電勢(shì)高電勢(shì)高300V,300V,即即U UABAB=300V=300V。一帶正。一帶正電的粒子電量為電的粒子電量為q=10q=10-10-10C,C,質(zhì)量為質(zhì)量

21、為m=10m=10-20-20kg,kg,從從R R點(diǎn)沿電點(diǎn)沿電場(chǎng)中心線垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng)場(chǎng)中心線垂直電場(chǎng)線飛入電場(chǎng), ,初速度初速度v v0 0=2=210106 6m/s,m/s,粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面粒子飛出平行板電場(chǎng)后經(jīng)過(guò)界面MNMN、PSPS間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)間的無(wú)電場(chǎng)區(qū)域后域后, ,進(jìn)入固定在中心線上進(jìn)入固定在中心線上O O點(diǎn)的點(diǎn)電荷點(diǎn)的點(diǎn)電荷Q Q形成的電場(chǎng)區(qū)形成的電場(chǎng)區(qū)域域( (設(shè)界面設(shè)界面PSPS右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影右邊點(diǎn)電荷的電場(chǎng)分布不受界面的影響響) )。已知兩界面。已知兩界面MNMN、PSPS相距為相距為L(zhǎng)=12cm,L=12cm,粒子穿過(guò)界面粒子穿過(guò)界面P

22、SPS后被點(diǎn)電荷后被點(diǎn)電荷Q Q施加的電場(chǎng)力俘獲施加的電場(chǎng)力俘獲, ,從而以從而以O(shè) O點(diǎn)為圓心做點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng), ,最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏最后垂直打在放置于中心線上的熒光屏EFEF上上( (靜電力常量靜電力常量k=9k=910109 9N Nm m2 2/C/C2 2, ,粒子重力不計(jì)粒子重力不計(jì), ,tan37tan37= ,tan53= ,tan53= )= )。求。求: :3443(1)(1)粒子穿過(guò)界面粒子穿過(guò)界面MNMN時(shí)偏離中心線時(shí)偏離中心線RORO的距離的距離h h。(2)(2)粒子穿過(guò)界面粒子穿過(guò)界面MNMN時(shí)的速度時(shí)的速度v v。(3)(3)

23、粒子穿過(guò)界面粒子穿過(guò)界面PSPS時(shí)偏離中心線時(shí)偏離中心線RORO的距離的距離Y Y。(4)(4)點(diǎn)電荷的電荷量點(diǎn)電荷的電荷量Q(Q(該小題結(jié)果保留一位有效數(shù)字該小題結(jié)果保留一位有效數(shù)字) )?！窘馕鼋馕觥?1)(1)設(shè)粒子在兩極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為設(shè)粒子在兩極板間運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度為a,a,運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為時(shí)間為t,t,則則:t= :t= h= ath= at2 2 解得解得:h= =0.03m=3 cm :h= =0.03m=3 cm 0vl12ABqUqEammd2AB0qU()2mdvl(2)(2)粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示粒子的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示設(shè)粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為設(shè)粒子從電場(chǎng)中飛出

24、時(shí)沿電場(chǎng)方向的速度為v vy y, ,則則: :v vy y=at= =at= 解得解得: :v vy y=1.5=1.510106 6m/s m/s 所以粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度為所以粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度為: :v= =2.5v= =2.510106 6m/s m/s AB0qUmdvl220yvv設(shè)粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度方向與水平方向的夾角設(shè)粒子從電場(chǎng)中飛出時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為為,則則: :tantan= = 解得解得:=37:=37 y0v3v4(3)(3)帶電粒子在離開(kāi)電場(chǎng)后將做勻速直線運(yùn)動(dòng)帶電粒子在離開(kāi)電場(chǎng)后將做勻速直線運(yùn)動(dòng), ,由相似由相似三角形知識(shí)得三角形知識(shí)得:

25、 : 解得解得:Y=0.12m=12 cm :Y=0.12m=12 cm h2YL2ll(4)(4)粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為粒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為: :r= =0.15m r= =0.15m 又又: : 解得解得:|Q|=1:|Q|=11010-8-8C C 故故:Q=-1:Q=-11010-8-8C C Ycos22kQqvmrr 答案答案: :(1)3cm(1)3cm(2)2.5(2)2.510106 6m/s,m/s,方向與水平方向成方向與水平方向成3737角斜向下角斜向下(3)12 cm(3)12 cm(4)-1(4)-11010-8-8C C【經(jīng)典案例經(jīng)典案例】(20(20分分

26、)(2016)(2016金山區(qū)一模金山區(qū)一模) )如圖甲如圖甲, ,距光滑絕緣水平面距光滑絕緣水平面高高h(yuǎn)=0.3mh=0.3m的的A A點(diǎn)處有一固定的點(diǎn)電荷點(diǎn)處有一固定的點(diǎn)電荷Q,Q,帶電量為帶電量為q=1q=11010-6-6C,C,質(zhì)量為質(zhì)量為m=0.05kgm=0.05kg的小物塊的小物塊( (可視為點(diǎn)電荷可視為點(diǎn)電荷) )在恒定水平外力在恒定水平外力F=0.5NF=0.5N的作用下的作用下, ,從從Q Q左側(cè)左側(cè)O O點(diǎn)處由靜止點(diǎn)處由靜止開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)。已知初始時(shí)開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)。已知初始時(shí)O O與與A A的水平距離為的水平距離為 0.7m,0.7m,物塊動(dòng)能物塊動(dòng)能E Ek k隨

27、位移隨位移s s的變化曲線如圖乙所示。靜的變化曲線如圖乙所示。靜電力常量電力常量k=9.0k=9.010109 9N Nm m2 2/C/C2 2。(1)(1)估算點(diǎn)電荷估算點(diǎn)電荷Q Q的電量。的電量。(2)(2)求物塊從求物塊從O O到到s s1 1=0.50m=0.50m的過(guò)程中其電勢(shì)能的變化量。的過(guò)程中其電勢(shì)能的變化量。(3)(3)求物塊運(yùn)動(dòng)到求物塊運(yùn)動(dòng)到s s2 2=1.00m=1.00m時(shí)的動(dòng)能。時(shí)的動(dòng)能。 【解題關(guān)鍵解題關(guān)鍵】(1)(1)關(guān)鍵信息關(guān)鍵信息: :光滑絕緣水平面光滑絕緣水平面物塊不受摩擦力作用。物塊不受摩擦力作用。固定的點(diǎn)電荷固定的點(diǎn)電荷QQQQ周圍的電場(chǎng)成輻射狀且距離

28、周圍的電場(chǎng)成輻射狀且距離Q Q相等相等的各點(diǎn)電勢(shì)相等。的各點(diǎn)電勢(shì)相等。由靜止開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)由靜止開(kāi)始沿水平面運(yùn)動(dòng)物塊初速度為零。物塊初速度為零。(2)(2)核心規(guī)律核心規(guī)律: :動(dòng)能定理動(dòng)能定理:W:W合合= =EEk k。庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律:F= :F= 。平衡方程平衡方程:F:F合合=0=0。功能關(guān)系功能關(guān)系:W:W電電=-=-EEp p。 2Qqkr【問(wèn)題拆分問(wèn)題拆分】 大題小做化繁為易大題小做化繁為易第第(1)(1)問(wèn)可拆分為問(wèn)可拆分為3 3個(gè)子問(wèn)題個(gè)子問(wèn)題: :E Ek k-s-s圖象的斜率表示哪個(gè)物理量圖象的斜率表示哪個(gè)物理量? ?當(dāng)物塊的動(dòng)能最大時(shí)當(dāng)物塊的動(dòng)能最大時(shí), ,物塊所受

29、的合力大小如何物塊所受的合力大小如何? ?點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷Q Q對(duì)物塊的作用力如何表達(dá)對(duì)物塊的作用力如何表達(dá)? ?第第(2)(2)問(wèn)可拆分為問(wèn)可拆分為4 4個(gè)子問(wèn)題個(gè)子問(wèn)題: :物塊從物塊從O O到到s s1 1的過(guò)程有哪些力做功的過(guò)程有哪些力做功? ?寫出合力做功與動(dòng)能的關(guān)系寫出合力做功與動(dòng)能的關(guān)系? ?如何獲得如何獲得s s1 1=0.5m=0.5m時(shí)物塊的動(dòng)能時(shí)物塊的動(dòng)能? ?電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能存在什么關(guān)系電場(chǎng)力做功與電勢(shì)能存在什么關(guān)系? ?第第(3)(3)問(wèn)可拆分為問(wèn)可拆分為2 2個(gè)子問(wèn)題個(gè)子問(wèn)題: :s s2 2=1.00m=1.00m處與水平面上哪一點(diǎn)處的電勢(shì)相等處與水平面上哪一點(diǎn)處的

30、電勢(shì)相等? ?分別寫出物塊從分別寫出物塊從O O到到s s2 2處以及從處以及從O O到與到與s s2 2處電勢(shì)相等處電勢(shì)相等位置的過(guò)程動(dòng)能定理的表達(dá)式位置的過(guò)程動(dòng)能定理的表達(dá)式? ? 【規(guī)范解答規(guī)范解答】 步步為營(yíng)抓牢步驟分步步為營(yíng)抓牢步驟分(1)(1)由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得: :EEk k=F=F合合ss, ,可知可知E Ek k-s-s圖象的斜率等圖象的斜率等于合力。于合力。 (2(2分分) )由圖象可知由圖象可知, ,當(dāng)當(dāng)s=0.34ms=0.34m時(shí)時(shí), ,物塊所受合力為零物塊所受合力為零, ,則有則有: :水平方向水平方向: : coscos-F=0-F=0 (2(2分分) )由

31、幾何關(guān)系得由幾何關(guān)系得: :coscos= = (1(1分分) )22OAQqk(ss)hOA22OAss(ss)h將將s sOAOA =0.7m,s=0.34m,q=1=0.7m,s=0.34m,q=11010-6-6C,F=0.5N,h=0.3mC,F=0.5N,h=0.3m代入代入以上兩式以上兩式解得解得:Q=1.6:Q=1.61010-6-6C (2C (2分分) )(2)(2)設(shè)設(shè)O O到到s s1 1過(guò)程中電場(chǎng)力做功為過(guò)程中電場(chǎng)力做功為W W1 1, ,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得: :FsFs1 1+W+W1 1=E=Ek1k1-0-0 (2(2分分) )由圖乙可讀出由圖乙可讀出s

32、s1 1=0.5m=0.5m時(shí)物塊的動(dòng)能時(shí)物塊的動(dòng)能E Ek1k1=0.08J (1=0.08J (1分分) )代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得:W:W1 1=-0.17J (1=-0.17J (1分分) )由功能關(guān)系得電勢(shì)能變化量為由功能關(guān)系得電勢(shì)能變化量為: :EEP P=-W=-W1 1=0.17J (1=0.17J (1分分) )(3)(3)由對(duì)稱性可知由對(duì)稱性可知s s2 2=1.00m=1.00m處與處與s s3 3=0.40m=0.40m處電勢(shì)相等處電勢(shì)相等 (2(2分分) )設(shè)設(shè)O O到到s s3 3過(guò)程中電場(chǎng)力做功為過(guò)程中電場(chǎng)力做功為W W2 2, ,由動(dòng)能定理得由動(dòng)能定理得: :F

33、sFs3 3+W+W2 2=E=Ek3k3-0-0 (2(2分分) )代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得:W:W2 2=-0.1J (1=-0.1J (1分分) )O O到到s s2 2過(guò)程中由動(dòng)能定理得過(guò)程中由動(dòng)能定理得: :FsFs2 2+W+W2 2=E=Ek2k2-0-0 (2(2分分) )解得解得:E:Ek2k2=0.4J (1=0.4J (1分分) ) 【答題規(guī)則答題規(guī)則】規(guī)則規(guī)則1.1.分析圖象分析圖象, ,獲取信息獲取信息圖象信息往往是解決問(wèn)題的關(guān)鍵圖象信息往往是解決問(wèn)題的關(guān)鍵, ,對(duì)于圖象應(yīng)特別關(guān)注對(duì)于圖象應(yīng)特別關(guān)注斜率、截距的物理意義以及特殊點(diǎn)斜率、截距的物理意義以及特殊點(diǎn)( (如拐

34、點(diǎn)、交點(diǎn)如拐點(diǎn)、交點(diǎn)) )的的應(yīng)用。應(yīng)用。規(guī)則規(guī)則2.2.關(guān)鍵的幾何關(guān)系也是得分點(diǎn)關(guān)鍵的幾何關(guān)系也是得分點(diǎn)解題過(guò)程中必要的幾何關(guān)系同樣重要解題過(guò)程中必要的幾何關(guān)系同樣重要, ,如本題庫(kù)侖力與如本題庫(kù)侖力與水平方向夾角的余弦值。水平方向夾角的余弦值。規(guī)則規(guī)則3.3.解析過(guò)程分步列式解析過(guò)程分步列式解題過(guò)程中解題過(guò)程中, ,盡量分步列式盡量分步列式, ,不寫綜合算式不寫綜合算式, ,避免閱卷找避免閱卷找不到得分點(diǎn)。中間可得結(jié)果的不到得分點(diǎn)。中間可得結(jié)果的, ,最好寫出中間量的結(jié)果。最好寫出中間量的結(jié)果。 【易錯(cuò)提醒易錯(cuò)提醒】(1)(1)不能根據(jù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程認(rèn)真分析圖象信息不能根據(jù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程認(rèn)真分析圖象信

35、息, ,找不到解決找不到解決問(wèn)題的突破點(diǎn)問(wèn)題的突破點(diǎn), ,從而無(wú)法求解。從而無(wú)法求解。(2)(2)不能根據(jù)幾何關(guān)系求出庫(kù)侖力與水平方向夾角的三不能根據(jù)幾何關(guān)系求出庫(kù)侖力與水平方向夾角的三角函數(shù)值角函數(shù)值, ,從而無(wú)法求出點(diǎn)電荷從而無(wú)法求出點(diǎn)電荷Q Q的電量。的電量。(3)(3)不能根據(jù)動(dòng)能定理求出電場(chǎng)力所做的功不能根據(jù)動(dòng)能定理求出電場(chǎng)力所做的功, ,從而無(wú)法從而無(wú)法根據(jù)功能關(guān)系求出電勢(shì)能的變化量。根據(jù)功能關(guān)系求出電勢(shì)能的變化量。(4)(4)不能根據(jù)對(duì)稱性找出水平面上與不能根據(jù)對(duì)稱性找出水平面上與s s2 2=1.00m=1.00m處電勢(shì)相處電勢(shì)相等的點(diǎn)等的點(diǎn), ,從而無(wú)法求出物塊運(yùn)動(dòng)到從而無(wú)法求出物塊運(yùn)動(dòng)到s s2 2=1.00m=1.00m時(shí)的動(dòng)能。時(shí)的動(dòng)能。